電站鍋爐煙氣脫硝系統(tǒng)氨逃逸率技術研究

5/5電站鍋爐煙氣脫硝系統(tǒng)氨逃逸率技術研究燃煤電廠超低排放技術路線大多采納低氮燃燒器和選擇性催化還原(SCR)組合方式，脫硝效率和NH3逃逸率是衡量SCR脫硝系統(tǒng)的兩個重要性能指標。氨逃逸率的因素包括脫硝催化劑性能、煙氣流場勻稱性、鍋爐運行方式、噴氨掌握規(guī)律、儀器儀表及測量方式等。

1氨逃逸的生成機理及危害

燃煤電廠SCR脫硝反應器中，NH3選擇性催化還原煙氣中NOx的主要化學反應為:

4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O(1)

4NH3+6NO=5N2+6H2O，(2)

4NH3+2NO2+O2=3N2+6H2O(3)

8NH3+6NO2=7N2+12H2O(4)

煙氣中90%～95%的NOx以NO形式存在，以上反應中以反應(1)為主。實際運行中，受反應條件限制和副反應的影響，無法保證NO完全脫除，所以SCR脫硝反應效率一般在95%左右。

燃煤煙氣中含有肯定質(zhì)量濃度的SO2以及少量SO3，SO2在催化劑作用下進一步氧化生成SO3，SO3與NH3及水蒸氣反應生成硫酸氫銨與硫酸銨。

硫酸氫銨形成溫度隨著NH3和SO3質(zhì)量分數(shù)乘積的上升而上升，影響規(guī)律如圖1所示。

2影響氨逃逸率的主要因素

2.1脫硝催化劑性能

脫硝催化劑活性是影響氨逃逸率的根本緣由，煙氣溫度、含水率、氧含量、煙塵質(zhì)量濃度等因素均會對催化劑活性產(chǎn)生影響。隨著脫硝效率的上升，氨逃逸率呈上升趨勢，當脫硝效率高于設計值時，氨逃逸率大幅度增加。

2.2流場勻稱性

煙氣流場勻稱性是指SCR脫硝系統(tǒng)入口煙氣來流勻稱性及噴氨后氨氮混合勻稱性。運行過程中，導流板磨損、積灰、噴嘴堵塞、煙氣流量超過設計值等因素也會導致流場不均，影響氨氮摩爾比分布。

尤其是在超低排放要求下，要求的脫硝效率越高，氨氮摩爾比不勻稱性的影響越明顯，氨逃逸率增長趨勢也越明顯。脫硝效率為92%時，當氨氮摩爾比偏差從2%增加到12%時，氨逃逸率從1.00×10-6增加到8.00×10-6。

2.3鍋爐運行方式

機組負荷、煙溫、燃燒狀況等運行參數(shù)對脫硝效率和氨逃逸率有明顯影響。過高的燃盡風率或過高的氧含量可增加SCR入口NOx質(zhì)量濃度，進而影響脫硝系統(tǒng)運行參數(shù)和氨逃逸率

2.4噴氨掌握系統(tǒng)

脫硝系統(tǒng)噴氨掌握系統(tǒng)一般采納固定氨氮摩爾比或固定SCR出口NOx質(zhì)量濃度的掌握方式。固定氨氮摩爾比掌握原理是依據(jù)脫硝效率，根據(jù)固定的氨氮摩爾比脫除煙氣中NOx。固定SCR出口NOx質(zhì)量濃度掌握方法的主掌握回路與固定氨氮摩爾比的掌握方式基本相同，不同之處在于引入了反應器出口NOx質(zhì)量濃度，脫硝效率依據(jù)反應器入口NOx質(zhì)量濃度和反應器出口NOx質(zhì)量濃度設定值計算獲得，氨氮摩爾比是脫硝效率的函數(shù)。

2.5測量方法和儀表

由于氨逃逸的量級特別小，理論計算很難精確?????，原位光學測量法可以實現(xiàn)在線監(jiān)測。但精確?????度簡單受高溫、高塵惡劣工況的影響。

3氨逃逸率掌握技術

3.1流場優(yōu)化

實際運行過程中，SCR脫硝系統(tǒng)中氣流流淌特別簡單，在煙道內(nèi)設置導流板可有效改善速度分層現(xiàn)象。導流板后可加裝氣流均布器(在第1層催化劑上方加裝整流格柵等)，利用局部的紊流改善流場速度不勻稱的狀況。依據(jù)不同機組的詳細狀況，合理設置導流板的位置、數(shù)量、形式等，在改善流場的同時要盡可能低地增加系統(tǒng)壓降。

氨噴入之后與煙氣混合的勻稱性集中在氨的噴射方式和噴氨后與煙氣的混合兩個方面，主要取決于噴氨格柵形式及氨煙靜態(tài)混合器的選型與布置。

3.2掌握系統(tǒng)優(yōu)化

針對SCR脫硝掌握系統(tǒng)大滯后、大延時問題，通過引入猜測掌握、融合改進的狀態(tài)變量掌握、相位補償掌握等技術，提前猜測被調(diào)量將來變化趨勢，提高脫硝系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定性和抗擾動力量。穩(wěn)定的噴氨量掌握取決于高質(zhì)量的氨氣質(zhì)量流量計、氨量調(diào)整閥和最佳的掌握參數(shù)。在同等設備和掌握條件下，通過掌握系統(tǒng)優(yōu)化，改善噴氨時機，特殊是提高噴氨掌握系統(tǒng)對機組負荷變化的響應速度，避開機組負荷變化時噴氨量未準時跟蹤而使氨逃逸率超標。

3.3噴氨優(yōu)化調(diào)整

對于現(xiàn)役SCR脫硝系統(tǒng)，在不改造系統(tǒng)設備的狀況下，通過噴氨格柵優(yōu)化調(diào)整，可改善氨氮摩爾比分布的勻稱性。

3.4測量儀表及測量方法改進

超低排放改造時，應按要求更合適精度的儀表，降低測量誤差對氨逃逸掌握精確?????度的不利影響。通過對SCR進、出口流場的測試，采納多點取樣旁路管的方式，提高測點的取樣代表性。

3.5機組運行優(yōu)化及檢修維護

實行爐內(nèi)燃燒優(yōu)化調(diào)整措施，通過調(diào)整氧量，調(diào)整分別燃盡風(SOFA)風門開度，合理搭配煤種等，降低脫硝裝置入口NOx質(zhì)量濃度。

停爐檢修時，需檢查噴氨格柵噴嘴堵塞狀況，對堵塞的噴嘴進行吹掃清理，加強噴氨系統(tǒng)閥門的維護，使噴氨調(diào)整閥有良好的調(diào)整特性，削減內(nèi)漏量。

4結論

(1)選擇合適的噴氨格柵及氨煙混合裝置，合理布置導流板、整流格柵等，提高SCR脫硝系統(tǒng)煙氣流場勻稱性及氨氮混合勻稱性，降低氨氮摩爾比分布偏差。

(2)進行SCR脫硝掌握系統(tǒng)優(yōu)化，通過猜測掌握技術進行提前掌握，改善掌握規(guī)律的滯后和延時特性，提升噴氨掌握系統(tǒng)對機組負荷變化的響應速度。

(3)做好噴氨優(yōu)化調(diào)整，實現(xiàn)噴氨量與煙氣中NOx分布相匹配，加強對噴氨噴嘴、供氨調(diào)整閥等設備的檢修維護，防止消失局部過量噴氨。

(4)通過機組運行優(yōu)化和爐內(nèi)燃燒優(yōu)化調(diào)整，降低煙氣中NOx的質(zhì)量濃度，并使S